DE4238234C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Farbflottenverteilung auf einer breiten Warenbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Farb­ flottenverteilung auf einer breiten Warenbahn mit Hilfe von Quetschwalzen, bei dem eine Kenngröße der noch die Anfangsfeuchte hinter den Quetschwalzen aufweisenden nassen Warenbahn zumindest in deren Mitte und an deren Rändern gemessen und in Abhängigkeit vom Meßergebnis das Quetschkraftprofil zur Vermeidung von Farbunter­ schieden zumindest quer zur Bahnrichtung beeinflußt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Farbflottenvertei­ lung auf einer breiten Warenbahn mit Hilfe der Quetschwalzen eines Färbefoulards, bei der am Fou­ lardsausgang eine Meßvorrichtung angeordnet ist, die zumindest in der Mitte und an beiden Rändern der nassen Warenbahn eine Kenngröße mißt, und bei der das Quetsch­ kraftprofil von dieser Kenngröße beeinflußbar ist.

Beim Auftragen einer Farbflotte auf eine textile Waren­ bahn ist man bestrebt, das Quetschkraftprofil so ein­ zustellen, daß die getrocknete fertige Ware sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung keine Farbabwei­ chungen zeigt. Solche Abweichungen können sich durch Unegalitäten in der Warenbahn, zum Beispiel durch schlechte Vorbehandlung, unterschiedliche Flächenge­ wichte usw., ergeben, und auch dadurch hervorgerufen werden, daß manuell eingestellte Quetschdrücke nicht reproduzierbar sind, bedingt durch Hysterese in den Stellgliedern, Verschleiß an den Gummiwalzen, Tempera­ turunterschiede usw.

Wenn man entsprechende Korrekturen des Quetschkraftpro­ fils erst vornimmt, wenn man Farbabweichungen an der trockenen Warenbahn festgestellt hat, muß man große Mengen an fehlgefärbter Ware in Kauf nehmen. Daher sind bereits mehrere Vorschläge gemacht worden, eine Kenn­ größe der noch die Anfangs feuchte hinter den Quetschwalzen aufweisenden nassen Warenbahn zu messen, auch wenn die Kenngröße die Farbe der trockenen Waren­ bahn nur unvollkommen repräsentiert. Eine solche Mes­ sung an der laufenden Warenbahn erlaubt rasche Eingrif­ fe in das Quetschkraftprofil, so daß der Umfang der fehlgefärbten Ware klein gehalten werden kann.

So ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt (DE 36 15 580 C1), bei dem die Feuchte der aus dem Färbefoulard austretenden Warenbahn gemessen und zur Regelung des Quetschkraftprofils verwendet wird. Die Feuchte repräsentiert die Menge des aufgebrachten Farbstoffes und daher in gewissem Umfang auch die Farbe der trockenen Warenbahn. Feuchtemeßgeräte arbeiten auf Mikrowellenbasis oder auf Isotopenstrahlungsbasis, was einen entsprechenden Aufwand erfordert.

Ein anderes bekanntes Verfahren (EP 411 414 A1) mißt am Foulardausgang mit Hilfe eines Farbmeßgerätes die Farb­ verteilung der nassen Warenbahn. Auch dies führt zu recht guten Erfolgen, setzt aber die Verwendung aufwen­ diger Spektralphotometer voraus. Außerdem benötigt man Blitzlampen hoher Leistung, die zu einer unerwünschten Erwärmung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kenngrö­ ßenmessung, wie sie zur Einstellung des Quetschkraft­ profils im Sinne einer gleichmäßigen Färbung in Quer­ richtung und vorzugsweise auch in Längsrichtung erfor­ derlich ist, mit möglichst geringem Aufwand durchzufüh­ ren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Kenngröße für den Vergleich im Querrichtung und vorzugsweise auch in Längsrichtung allein die Hellig­ keit der nassen Warenbahn dient.

Wählt man einen Referenzwert der Helligkeit, so kann man, wenn die Meßwerte hiervon abweichen, relativ rasch das Quetschkraftprofil ändern, bis wieder Übereinstim­ mung herrscht. Dies kann auch auf dem Wege einer auto­ matischen Regelung geschehen. Zur Messung der Hellig­ keit kann man verhältnismäßig einfache Geräte verwen­ den, wie später noch näher erläutert wird. Die Hellig­ keitsmessung erlaubt sehr feine Abstufungen, so daß auch Farbunterschiede, die nur geringe Helligkeitsun­ terschiede bewirken, sicher erfaßt werden. Aus dem gleichen Grund ist auch keine intensive Beleuchtung der Warenbahn erforderlich. Insbesondere benötigt man kein Blitzlicht, wenn zur Verbesserung der Meßergebnisse die nasse Warenbahn im Meßbereich beleuchtet wird.

Bei einem bevorzugten Verfahren ist dafür gesorgt, daß für jede Messung von der nassen Warenbahn reflektiertes Licht erfaßt und von diesem Licht ausgelöste Photoelek­ tronen während einer vorgegebenen Integrationszeit zur Bildung des Meßwerts gespeichert werden. Ein solches photo-elektrisches Verfahren arbeitet problemlos. Die gespeicherten Meßwerte können ohne Schwierigkeiten mit­ einander oder mit einem Referenzwert verglichen und im Rahmen der Regelung ausgewertet werden. Insbesondere kann man durch Wahl der Integrationszeit die Empfind­ lichkeit gegenüber Helligkeitsunterschieden steigern.

Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvor­ richtung durch mindestens eine photoelektrische Schwarz-Weiß-Kamera gebildet ist.

Eine photoelektrische Schwarz-Weiß-Kamera ist ein sehr einfaches Bauelement und auf vielen Gebieten, wie Vi­ deotechnik, Fernkopierern u. dgl. bewährt, sowie als Mas­ senartikel relativ preisgünstig. Eine solche Schwarz- Weiß-Kamera vermag sehr kleine Helligkeitsunterschiede zu erfassen.

Bevorzugt wird eine Kamera, die einen CCD-Bildsensor aufweist. Eine solche ladungsgekoppelte Vorrichtung (charge coupled device) ist als Baustein mit einem die erforderlichen Anschlüsse aufweisenden Keramikgehäuse auf dem Markt. Er ist mechanisch stabil, gegenüber Tem­ peratur und Feuchtigkeit weitgehend unempfindlich und elektrisch einfach zu beschalten. Er besitzt eine große Zahl von kleinen, dicht benachbarten Photodioden und hat daher eine hohe Auflösung.

Eine Beleuchtungsvorrichtung, welche den Meßbereich beleuchtet, ist empfehlenswert, um die Meßempfindlich­ keit zu verbessern.

Hierbei kann die Beleuchtungsvorrichtung mit Vorteil eine Leuchtstofflampe aufweisen. Solche Lampen geben in ausreichendem Maße Licht ab, erzeugen aber nur wenig Wärme, auch wenn sie ständig brennen, wie es bei Leuchtstofflampen üblich ist.

Insbesondere kann sich die Leuchtstofflampe etwa über die Breite der Warenbahn erstrecken, so daß man mit einer einzigen Lampe auskommt.

Um die Helligkeit wenigstens in der Mitte und an den beiden Rändern der Warenbahn zu messen, kann man je eine Kamera in der Mitte und an beiden Rändern fest anordnen, wie dies für andere Meßgeräte schon üblich ist. Günstiger ist es allerdings, mit nur einer Kamera zu arbeiten, weil dann die Meßergebnisse unmittelbar miteinander vergleichbar sind und nicht auf unter­ schiedliche Bildsensor-Kennlinien u. dgl. Rücksicht ge­ nommen werden muß. Hierbei kann die Kamera - wie dies ebenfalls bei anderen Meßgeräten schon üblich ist - längs einer Traverse quer zur Bahnlänge hin und her be­ wegt werden.

Wesentlich vorteilhafter ist es jedoch, wenn eine Kame­ ra in der Warenbahnmitte angeordnet und zu beiden Wa­ renbahnrändern hin schwenkbar ist. Hierdurch wird die erforderliche Bewegung der Kamera stark reduziert. Mög­ lich ist dieses Vorgehen, weil die Kamera gegenüber Entfernungsunterschieden recht unempfindlich ist.

Eine besonders gute Lösung besteht darin, daß eine Ka­ mera in der Warenbahnmitte angeordnet und mit einer Weitwinkeloptik versehen ist. Hier genügt jeweils eine Messung, um über die Bahnbreite auftretende Hellig­ keitsunterschiede festzustellen. Das jeweilige Meßsi­ gnal muß dann auf diese Unterschiede hin untersucht werden. Eine mechanische Beanspruchung des Bildsensors durch Bewegung erfolgt nicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung zur Farbflottenverteilung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine abgewandelte Meß­ anordnung,

Fig. 4 eine Ansicht der Meßanordnung der Fig. 3 von rechts,

Fig. 5 eine Ansicht von oben auf die Meßanordnung der Fig. 5,

Fig. 6 eine Ansicht von oben auf eine weitere Abwand­ lung der Meßanordnung und

Fig. 7 eine Ansicht von oben auf eine 4. Ausführungs­ form einer Meßanordnung.

In den Fig. 1 und 2 wird eine textile Warenbahn 1 zu­ nächst durch einen mit einer Farbflotte gefüllten Tauchbehälter 2 eines Färbefoulards 3 und anschließend durch dessen Quetschwalzen 4 und 5 hindurchgeführt. Letztere besitzt eine Andruckvorrichtung 6, die aus getrennt ansteuerbaren Andruckelementen 6a, 6b und 6c besteht, so daß eine zonenweise Beeinflussung der Quetschkraft im Walzenspalt möglich ist. Ein solcher Färbefoulard 3 ist beispielsweise aus DE-PS 35 458 be­ kannt.

Die Warenbahn durchläuft einen Meßbereich, in welchem sie, was bevorzugt wird, vertikal geführt ist. Neben der Bahn befindet sich eine Helligkeits-Meßvorrichtung 8, welche aus drei Helligkeits-Meßgeräten 8a, 8b und 8c in der Mitte und an beiden Rändern der Warenbahn 1 be­ steht.

Die Helligkeitssignale werden einem Meßumformer 9 zu­ geführt, der mit einem Mikroprozessor 10 in Wirkverbin­ dung steht. Diesem Mikroprozessor können über einen Dateneingang 11 Helligkeits-Referenzwerte und andere Daten zugeführt werden. Der Ausgang dieses Mikroprozes­ sors ist mit einer Stellgliedanordnung 12 verbunden, welche die einzelnen Druckelemente 6a, 6b und 6c der Quetschwalze 5 beeinflußt.

Die Blöcke 9, 10 und 12 bilden insgesamt einen Regler 13, der automatisch dafür sorgt, daß die Helligkeit sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung der Bahn konstant gehalten wird. Für die Vergleichmäßigung in Querrichtung werden jeweils die Helligkeitssignale der Rand-Meßgeräte 8a und 8c mit dem Meßsignal des Mit­ ten-Meßgerät 8b verglichen; bei Helligkeitsunter­ schieden erfolgt eine entsprechende Korrektur des Quetschkraftprofils. Um auch in Längsrichtung eine Gleichmäßigkeit zu erhalten, kann das Helligkeitssignal des Mitten-Meßgeräts 8b mit einem Helligkeits-Referenz­ wert verglichen werden. Bei Unterschieden wird die Quetschkraft insgesamt geändert. Diese Grundeinstellung kann aber auch auf andere Weise erfolgen, beispielswei­ se durch den Vergleich der Bahnfeuchte mit einem Feuch­ te-Referenzwert.

Während in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 die Helligkeits-Meßgeräte 8a, 8b und 8c stationär an­ geordnet sind und höchstens bei einer Breitenänderung der Bahn neu justiert werden, ist beim Ausführungsbei­ spiel der Fig. 3 und 4 nur ein einziges Helligkeits-Meß­ gerät 14 vorgesehen, das längs einer Schiene 15 in Richtung des Doppelpfeils 26 quer zur Bahn hin und her bewegbar ist. Unterhalb der Bewegungsbahn befindet sich eine Beleuchtungsvorrichtung 16 in Form einer Leuchtstofflampe, die von einem rinnenförmigen Reflek­ tor 17 umgeben ist. Die Mittelebene des Reflektors 17 steht in einem Winkel zur Warenbahn 1, der um 15° bis 20° von der Senkrechten auf die Bahn abweicht. Die Mit­ telebene schneidet daher die Bahn längs einer Linie 18. Das Helligkeits-Meßgerät wird durch eine photoelektri­ sche Schwarz-Weiß-Kamera 19 gebildet, deren optische Mittelebene auf diese Linie 18 gerichtet ist, also von der Senkrechten auf die Bahn 1 ebenfalls um einen Win­ kel von 15° bis 20°, aber in entgegengesetzter Rich­ tung, abweicht. Die genannten Teile sind an einem fest­ stehenden Gestell 20 montiert.

Die Schwarz-Weiß-Kamera 19 weist als Aufnahmeteil einen CCD-Bildsensor auf. Solche Bildsensoren besitzen eine große Zahl von Photoelementen in der Form von np-Photo­ dioden, denen je ein Kondensator als Speicherkapazität für die durch das einfallende Licht gebildeten Photo­ elektronen zugeordnet ist. Nach einer vorgegebenen In­ tegrationszeit wird die gespeicherte Ladung abgefragt und elektronisch verarbeitet. Beispielsweise sind 1728 Photoelemente in einer Reihe angeordnet. Bei der Abfra­ ge wird ihre Ladung an zwei Schieberegister übertragen, die anschließend ausgelesen werden. Die Ladungsmenge hängt davon ab, mit welcher Beleuchtungsstärke die Hel­ ligkeit des beobachteten Bahnteils das Photoelement beleuchtet, und wie groß die Integrationszeit ist. In vielen Fällen, beispielsweise wenn die Reihe der Photo­ elemente in Bahnrichtung verläuft, kann man die Ladun­ gen aller Photoelemente summieren. Insgesamt ergibt sich daher eine große Empfindlichkeit, so daß auch kleine Helligkeitsunterschiede sicher erfaßt werden. Die Meßergebnisse liegen in elektrischer Form vor und können im Regler direkt weiterverarbeitet und gegebe­ nenfalls auf einem Bildschirm dargestellt werden. Bei­ spielsweise wird ein solcher CCD-Bildsensor von der Firma Thomson-CSF unter der Bezeichnung TH 7801 ver­ trieben.

Die Schwarz-Weiß-Kamera 19 wendet ihre Aufnahmeöffnung 21, die normalerweise durch eine Glasscheibe verschlos­ sen ist, der Warenbahn 1 zu. In Fig. 5 ist veranschau­ licht, wie die drei Helligkeits-Meßgeräte 8a, 8b und 8c der Fig. 2 durch ortsfest angeordnete photoelektrische Schwarz-Weiß-Kameras 19a, 19b und 19c verwirklicht sind. Auf Wunsch kann auch noch eine Optik 22 zwischen Aufnahmeöffnung 21 und Bahn 1 geschaltet werden.

Bei der Abwandlung nach Fig. 6 wird lediglich eine ein­ zige Kamera 19 verwendet. Ihr ist eine Weitwinkeloptik 23 vorgeschaltet, die beispielsweise aus Glasfasern bestehen kann und Bereiche der Bahn 1 über ihre gesamte Breite erfaßt. Wenn die Photoelemente des CCD-Bildsen­ sors in einer quer zur Bahnrichtung verlaufenden Reihe angeordnet sind, kann bei einer Messung festgestellt werden, ob Helligkeitsunterschiede quer zur Bahn vor­ handen sind.

Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 7 wird eine ein­ zige Kamera benutzt. Diese ist in Richtung des Doppel­ pfeiles 24 schwenkbar und kann daher bei drei aufein­ ander folgenden Messungen die Helligkeit der Bahn 1 in der Mitte und an beiden Rändern erfassen. Auch hier kann eine entsprechende Faseroptik 25 o. dgl. vorgesehen sein; dies ist aber nicht zwingend erforderlich.

Wichtig ist in allen Fällen, daß allein die Hellig­ keitsunterschiede zur Vergleichmäßigung des Farbauf­ trags in Querrichtung und vorzugsweise auch in Längs­ richtung verwendet werden, daß also keine aufwendigen Farbmessungen erforderlich sind und möglichst auch auf die Verwendung von Feuchtemeßgeräten verzichtet werden kann.

Claims (11)

1. Verfahren zur Farbflottenverteilung auf einer brei­ ten Warenbahn mit Hilfe von Quetschwalzen, bei dem eine Kenngröße der noch die Anfangs feuchte hinter den Quetschwalzen aufweisenden nassen Warenbahn zumindest in deren Mitte und an deren Rändern ge­ messen und in Abhängigkeit vom Meßergebnis das Quetschkraftprofil zur Vermeidung von Farbunter­ schieden zumindest quer zur Bahnrichtung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße für den Vergleich in Querrichtung allein die Helligkeit der nassen Warenbahn dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße auch für den Vergleich in Längs­ richtung allein die Helligkeit der nassen Warenbahn dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die nasse Warenbahn im Meßbereich beleuchtet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Messung von der nassen Warenbahn reflektiertes Licht erfaßt und von diesem Licht ausgelöste Photoelektronen während einer vor­ gegebenen Integrationszeit zur Bildung des Meßwerts gespeichert werden.

5. Vorrichtung zur Farbflottenverteilung auf einer breiten Warenbahn mit Hilfe der Quetschwalzen eines Färbefoulards, bei der am Foulardausgang eine Meß­ vorrichtung angeordnet ist, die zumindest in der Mitte und an beiden Rändern der nassen Warenbahn eine Kenngröße mißt, und bei der das Quetschkraft­ profil von dieser Kenngröße beeinflußbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (8, 8a, 8b, 8c; M) durch mindestens eine photoelektri­ sche Schwarz-Weiß-Kamera (19; 19a, 19b, 19c) gebil­ det ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kamera (19; 19a, 19b, 19c) einen CCD-Bildsensor aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Beleuchtungsvorrichtung (16), welche die Meßbereiche (7) beleuchtet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Beleuchtungsvorrichtung (16) eine Leuchtstofflampe aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Leuchtstofflampe etwa über die Breite der Warenbahn (1) erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Kamera (19) in der Warenbahnmitte angeordnet und zu beiden Warenbahn­ rändern hin schwenkbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Kamera (19) in der Warenbahnmitte angeordnet und mit einer Weitwinkel­ optik (23) versehen ist.